内容正文:
高一物理第二学期第二次月练习
一、单选题
1. 摩托车正沿圆弧弯道以不变的速率行驶,则它( )
A. 受到重力、支持力和向心力的作用
B. 所受地面的作用力与重力平衡
C. 加速度不变
D. 所受的合力始终变化
2. 下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是( )
A. 第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度
B. 火星探测卫星的发射速度大于
C. 第三宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚,成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度
D. 人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于或等于、小于
3. 一质量为m的木块静止在光滑的水平面上,从t=0开始,将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上,在t=T时刻F的功率是( )
A. B. C. D.
4. 如图所示,坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m,在与水平面成角的恒定拉力F作用下,沿水平地面向右移动了一段距离s。已知雪橇与地面间的动摩擦因数为,则关于雪橇的分析正确的是( )
A. 支持力做功为mgs B. 重力做功为0
C. 拉力做功为Fs D. 滑动摩擦力做功为
5. 质量为m=1.6kg的小球,从离桌面H=2.0m高的A处由静止下落,桌面离地面B处高度为h=1.0m,如图所示。若以桌面为参考平面,重力加速度g=10m/s²,下列说法正确的是( )
A. 小球在A点的重力势能为48J
B. 小球在B点的重力势能16J
C. 由A点下落至B点过程中重力做功为48J
D. 由A点下落至B点过程中重力势能的变化量为48J
二、多选题
6. 关于生活中的圆周运动,下列说法正确的是( )
A. 如图甲,物体随水平圆盘匀速转动时,受到重力、支持力、摩擦力和向心力作用
B. 如图乙,物体在水平面上做圆周运动,若在A点运动轨迹突然发生改变而沿虚线运动,则一定是因为物体的速度突然变大了
C. 如图丙,火车转弯时,为避免轮缘与内外轨发生侧向变压,倾角应根据火车的质量设计
D. 如图丁,小球在竖直放置的圆形轨道内侧做圆周运动,过最低点C时小球对轨道的压力最大
7. 如图所示,物体A、B质量相同,与地面间的动摩擦因数也相同,在大小相等的恒力、的作用下(、与水平面的夹角均为),在水平面上移动相同的距离l,则( )
A. 和对两物体做的功相同 B. 摩擦力对两物体做的功不同
C. 支持力对两物体做的功不同 D. 合外力对两物体做的功相同
8. 2023年2月24日下午,“逐梦寰宇问苍穹—中国载人航天工程三十年成就展”开幕式在中国国家博物馆西大厅举行,本次展览为期3个月,全面系统回顾工程三十年来自信自强、奋斗圆梦的辉煌历程。载人航天进行宇宙探索过程中,经常要对航天器进行变轨。某次发射Z卫星时,先将Z卫星发射至近地圆轨道Ⅰ,Z卫星到达轨道Ⅰ的A点时实施变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨道Ⅱ的远地点B时,再次实施变轨进入轨道半径为4R(R为地球半径)的圆形轨道Ⅲ绕地球做圆周运动。下列判断正确的是( )
A. Z卫星的发射速度大于11.2 km/s
B. Z卫星在轨道Ⅱ上运动的周期大于在轨道Ⅲ上运动的周期
C. Z卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的速度大于在轨道Ⅱ上经过B点时的速度
D. Z卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的加速度等于在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度
三、实验题
9. 某实验小组用如图甲所示的装置研究平抛运动及其特点,他的实验操作是∶在小球A、B处于同一高度时,用小锤轻击弹性金属片,使A球水平飞出,同时B球被松开下落。
(1)实验发现小球A、B同时落地,说明平抛运动在竖直方向上的分运动是____________。
(2)用图乙所示装置研究平抛运动时,必须满足的实验条件和必要的实验操作是____________。
A. 小球每次从斜槽上不同的位置自由滚下
B. 斜槽轨道必须光滑
C. 要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些
D. 为了比较准确地描出小球运动的轨迹,应该用一条曲线把所有的点连接起来
(3)用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹,如图丙所示,O为抛出点,重力加速度取,则小球平抛初速度的大小为____________。(保留两位有效数字)
10. “探究向心力大小的表达式”实验装置如图所示,左边立柱可显示球1所受向心力F1的大小,右边立柱可显示球2所受向心力F2的大小。皮带与变速塔轮A、B有多种组合方式,如图为其中的一种组合,此时连接皮带的两轮半径,图中两球距立柱转轴中心的距离。球1和球2的质量相等。
(1)本实验采用的科学方法是( )
A. 理想实验法 B. 控制变量法 C. 等效替代法 D. 放大法
(2)在图示情景下转动手柄,要探究的是( )
A. 向心力的大小与半径的关系
B. 向心力的大小与角速度的关系
C. 向心力的大小与质量的关系
(3)在图示情景下转动手柄,则____________。
四、解答题
11. 载人登月计划是我国的“探月工程”计划中实质性的目标。假设宇航员登上月球后,以初速度水平抛出一个小球,测得小球经时间t垂直落到倾角为的斜坡上。已知引力常量为G,月球的半径为R,不考虑月球自转的影响,求:
(1)月球表面的重力加速度大小;
(2)月球的密度;
(3)人造卫星绕月球表面做匀速圆周运动的最小周期T。
12. 如图所示,AB为水平轨道,A、B间距离,BCD是半径为的竖直半圆形轨道,B为两轨道的连接点,D为轨道的最高点。一小物块质量为,它与水平轨道和半圆形轨道间的动摩擦因数均为。小物块在的水平力作用下从A点由静止开始运动,到达B点时撤去力F,小物块刚好能到达D点,g取,试求:
(1)撤去F时小物块的速度大小;
(2)小物块到达D点时的速度大小;
(3)在半圆形轨道上小物块所受摩擦力做的功;
13. 我国新能源汽车发展迅猛,已成为全球最大的新能源汽车产销国。质量为的某新能源汽车在水平路面上以恒定加速度启动,其图像如图所示,其中段和段为直线。已知汽车动力系统的额定功率为,汽车所受阻力大小恒为,求:
(1)汽车能够达到的最大速度是多大?
(2)汽车匀加速的最大速度是多大?这一过程能维持多长时间?
(3)汽车速度为时的加速度大小为多少?
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高一物理第二学期第二次月练习
一、单选题
1. 摩托车正沿圆弧弯道以不变的速率行驶,则它( )
A. 受到重力、支持力和向心力的作用
B. 所受地面的作用力与重力平衡
C. 加速度不变
D. 所受的合力始终变化
【答案】D
【解析】
【详解】A.摩托车正沿圆弧弯道以不变的速率行驶,则它受到重力、支持力和静摩擦力作用,向心力只是效果力(由其他力提供),故A错误;
B.摩托车所受地面的作用力的竖直分量与重力平衡,水平分量提供所需的向心力,故B错误;
CD.摩托车做匀速圆周运动,所以加速度和合力方向时刻发生变化,即加速度和所受的合力始终变化,故C错误,D正确。
故选D。
2. 下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是( )
A. 第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度
B. 火星探测卫星的发射速度大于
C. 第三宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚,成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度
D. 人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于或等于、小于
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据
得
可知,卫星的轨道半径r越大,即距离地面越远,卫星的环绕速越小,是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度,也是人造地球卫星的最小的发射速度,故A正确;
B.火是探期卫星仍在太阳系内,所以其发射速度小于第三宇宙速度,故B错误;
C.第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚,成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度,故C错误;
D.实际上由于人造卫星的轨道半径都大于地球半径,故卫量绕地球在圆轨道上运行时的速度都小于第一宇宙速度,故D错误。
故选A。
3. 一质量为m的木块静止在光滑的水平面上,从t=0开始,将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上,在t=T时刻F的功率是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】木块加速度
t=T时速度
瞬时功率
故选B。
4. 如图所示,坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m,在与水平面成角的恒定拉力F作用下,沿水平地面向右移动了一段距离s。已知雪橇与地面间的动摩擦因数为,则关于雪橇的分析正确的是( )
A. 支持力做功为mgs B. 重力做功为0
C. 拉力做功为Fs D. 滑动摩擦力做功为
【答案】B
【解析】
【详解】AB.对雪橇受力分析,如图所示
由于支持力、重力的方向均与位移方向垂直,故支持力和重力做功均为0,故A错误,B正确;
C.根据功的计算公式可得,拉力做功为
故C错误;
D.在竖直方向受力平衡,则有
滑动摩擦力大小为
所以滑动摩擦力做功为
故D错误。
故选B。
5. 质量为m=1.6kg的小球,从离桌面H=2.0m高的A处由静止下落,桌面离地面B处高度为h=1.0m,如图所示。若以桌面为参考平面,重力加速度g=10m/s²,下列说法正确的是( )
A. 小球在A点的重力势能为48J
B. 小球在B点的重力势能16J
C. 由A点下落至B点过程中重力做功为48J
D. 由A点下落至B点过程中重力势能的变化量为48J
【答案】C
【解析】
【详解】AB.由题可知,小球在A点的重力势能为
小球在B点的重力势能
AB错误;
C.从A到B的过程中重力所做的功为
C正确;
D.A点下落至B点过程中重力势能的变化量
D错误。
故选C。
二、多选题
6. 关于生活中的圆周运动,下列说法正确的是( )
A. 如图甲,物体随水平圆盘匀速转动时,受到重力、支持力、摩擦力和向心力作用
B. 如图乙,物体在水平面上做圆周运动,若在A点运动轨迹突然发生改变而沿虚线运动,则一定是因为物体的速度突然变大了
C. 如图丙,火车转弯时,为避免轮缘与内外轨发生侧向变压,倾角应根据火车的质量设计
D. 如图丁,小球在竖直放置的圆形轨道内侧做圆周运动,过最低点C时小球对轨道的压力最大
【答案】D
【解析】
【详解】A.如图甲,物体随水平圆盘匀速转动时,受到重力、支持力、摩擦力作用,其中的摩擦力做向心力,选项A错误;
B.如图乙,物体在水平面上做圆周运动,若在A点运动轨迹突然发生改变而沿虚线运动,即做离心运动,则可能是因为物体的速度突然变大了,也可能是提供的向心力变小了,选项B错误;
C.如图丙,火车转弯时,为避免轮缘与内外轨发生侧向变压,倾角应满足
即
与火车的质量无关,选项C错误;
D.如图丁,小球在竖直放置的圆形轨道内侧做圆周运动,过最低点C时小球速度最大,根据
可知,对轨道的压力最大,选项D正确。
故选D。
7. 如图所示,物体A、B质量相同,与地面间的动摩擦因数也相同,在大小相等的恒力、的作用下(、与水平面的夹角均为),在水平面上移动相同的距离l,则( )
A. 和对两物体做的功相同 B. 摩擦力对两物体做的功不同
C. 支持力对两物体做的功不同 D. 合外力对两物体做的功相同
【答案】AB
【解析】
【详解】A.F1、大小相等,与水平方向夹角均为,物体移动位移相同
因此拉力做功 , ,
可得,A正确;
B.研究物体A, ,摩擦力
研究物体B, ,摩擦力
可得 ,摩擦力做功 ,位移l相同,因此摩擦力对两物体做功不同,B正确;
C.支持力方向为竖直方向,位移为水平方向,支持力与位移垂直,因此支持力对两物体做功都为,做功相同,C错误;
D.合外力做功 ,拉力做功相同,摩擦力做功不同,因此合外力做功不同,D错误。
故选AB 。
8. 2023年2月24日下午,“逐梦寰宇问苍穹—中国载人航天工程三十年成就展”开幕式在中国国家博物馆西大厅举行,本次展览为期3个月,全面系统回顾工程三十年来自信自强、奋斗圆梦的辉煌历程。载人航天进行宇宙探索过程中,经常要对航天器进行变轨。某次发射Z卫星时,先将Z卫星发射至近地圆轨道Ⅰ,Z卫星到达轨道Ⅰ的A点时实施变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨道Ⅱ的远地点B时,再次实施变轨进入轨道半径为4R(R为地球半径)的圆形轨道Ⅲ绕地球做圆周运动。下列判断正确的是( )
A. Z卫星的发射速度大于11.2 km/s
B. Z卫星在轨道Ⅱ上运动的周期大于在轨道Ⅲ上运动的周期
C. Z卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的速度大于在轨道Ⅱ上经过B点时的速度
D. Z卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的加速度等于在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度
【答案】CD
【解析】
【详解】A.地球的人造卫星的发射速度大于或等于第一宇宙速度,但是应小于第二宇宙速度,即大于或等于7.9 km/s,小于11.2 km/s,故A错误;
B.轨道Ⅱ的半长轴小于轨道Ⅲ的半径,根据开普勒第三定律可知,Z卫星在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅲ上运动的周期,故B错误;
C.轨道Ⅲ相对于轨道Ⅱ是高轨道,由低轨道变轨到高轨道,需要在切点位置加速,可知,Z卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的速度大于在轨道Ⅱ上经过B点时的速度,故C正确;
D.根据牛顿第二定律有
解得
可知,Z卫星在轨道Ⅲ上经过B点时的加速度等于在轨道Ⅱ上经过B点时的加速度,故D正确。
故选CD。
三、实验题
9. 某实验小组用如图甲所示的装置研究平抛运动及其特点,他的实验操作是∶在小球A、B处于同一高度时,用小锤轻击弹性金属片,使A球水平飞出,同时B球被松开下落。
(1)实验发现小球A、B同时落地,说明平抛运动在竖直方向上的分运动是____________。
(2)用图乙所示装置研究平抛运动时,必须满足的实验条件和必要的实验操作是____________。
A. 小球每次从斜槽上不同的位置自由滚下
B. 斜槽轨道必须光滑
C. 要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些
D. 为了比较准确地描出小球运动的轨迹,应该用一条曲线把所有的点连接起来
(3)用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹,如图丙所示,O为抛出点,重力加速度取,则小球平抛初速度的大小为____________。(保留两位有效数字)
【答案】(1)自由落体运动 (2)C
(3)1.6
【解析】
【小问1详解】
A球做平抛运动,B球同时从同一高度开始做自由落体运动,两球同时落地,说明任意时刻两球竖直方向的运动状态完全一致,因此平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。
【小问2详解】
A.为了保证小球每次平抛的初速度相同,需要让小球从斜槽同一位置自由滚下,故A错误;
B.斜槽轨道不需要光滑,只要保证小球每次从同一位置释放,到达斜槽末端的初速度就一致即可,故B错误;
C.记录的点适当多一些,能更准确地还原小球的真实运动轨迹,故C正确;
D.描轨迹时应用平滑曲线拟合大多数点,偏离较大的误差点要舍弃,不能强行连接所有点,故D错误。
故选C。
【小问3详解】
平抛运动的竖直位移满足自由落体公式
水平位移满足匀速公式
代入图中已有坐标点数据,
可得初速度
【点睛】
10. “探究向心力大小的表达式”实验装置如图所示,左边立柱可显示球1所受向心力F1的大小,右边立柱可显示球2所受向心力F2的大小。皮带与变速塔轮A、B有多种组合方式,如图为其中的一种组合,此时连接皮带的两轮半径,图中两球距立柱转轴中心的距离。球1和球2的质量相等。
(1)本实验采用的科学方法是( )
A. 理想实验法 B. 控制变量法 C. 等效替代法 D. 放大法
(2)在图示情景下转动手柄,要探究的是( )
A. 向心力的大小与半径的关系
B. 向心力的大小与角速度的关系
C. 向心力的大小与质量的关系
(3)在图示情景下转动手柄,则____________。
【答案】(1)B (2)B
(3)
【解析】
【小问1详解】
探究向心力大小与质量、角速度、半径三个变量的关系时,需要每次控制其中两个量不变,研究向心力和第三个量的关系,该科学方法为控制变量法。
故选B。
【小问2详解】
图示情景下,两球质量相等、做圆周运动的转动半径,仅两球的角速度不同,因此是控制质量和半径不变,探究向心力大小与角速度的关系。
故选B。
【小问3详解】
皮带无打滑,塔轮A、B边缘线速度相等
由,得
向心力公式,已知、
因此。
四、解答题
11. 载人登月计划是我国的“探月工程”计划中实质性的目标。假设宇航员登上月球后,以初速度水平抛出一个小球,测得小球经时间t垂直落到倾角为的斜坡上。已知引力常量为G,月球的半径为R,不考虑月球自转的影响,求:
(1)月球表面的重力加速度大小;
(2)月球的密度;
(3)人造卫星绕月球表面做匀速圆周运动的最小周期T。
【答案】(1)
(2)
(3)。
【解析】
【小问1详解】
以初速度水平抛出一个小球,测得小球经时间t垂直落到倾角为的斜坡上,则有
,
解得月球表面的重力加速度为
【小问2详解】
假设月球表面一物体质量为m,有
又
联立解得月球的密度为
【小问3详解】
人造卫星绕月球表面做匀速圆周运动的最小周期等于卫星靠近月球表面绕月球做匀速圆周运动的周期,由万有引力提供向心力为
联立解得
12. 如图所示,AB为水平轨道,A、B间距离,BCD是半径为的竖直半圆形轨道,B为两轨道的连接点,D为轨道的最高点。一小物块质量为,它与水平轨道和半圆形轨道间的动摩擦因数均为。小物块在的水平力作用下从A点由静止开始运动,到达B点时撤去力F,小物块刚好能到达D点,g取,试求:
(1)撤去F时小物块的速度大小;
(2)小物块到达D点时的速度大小;
(3)在半圆形轨道上小物块所受摩擦力做的功;
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
对于A到B的过程,以m为研究对象,由动能定理可得
解得撤去F时小物块的速度大小
【小问2详解】
设小物块到达D点时的速度为,因为小物块恰能到达D点,所以
解得
【小问3详解】
设摩擦力所做的功为,由B到D过程,依据动能定理
解得
13. 我国新能源汽车发展迅猛,已成为全球最大的新能源汽车产销国。质量为的某新能源汽车在水平路面上以恒定加速度启动,其图像如图所示,其中段和段为直线。已知汽车动力系统的额定功率为,汽车所受阻力大小恒为,求:
(1)汽车能够达到的最大速度是多大?
(2)汽车匀加速的最大速度是多大?这一过程能维持多长时间?
(3)汽车速度为时的加速度大小为多少?
【答案】(1)
(2),
(3)
【解析】
【小问1详解】
当汽车达到最大速度时,牵引力与阻力平衡,即,此时汽车实际功率等于额定功率。 根据功率公式
可得
【小问2详解】
设匀加速阶段的牵引力为,根据牛顿第二定律
可得 , 当匀加速阶段结束时,汽车功率恰好达到额定功率,根据
可得此时的速度即匀加速最大速度
设匀加速阶段所用时间为,根据匀加速直线运动公式
可得
【小问3详解】
由于,此时汽车已经进入功率恒定的变加速阶段,根据额定功率
可得此时的牵引力,结合牛顿第二定律
解得加速度
【点睛】
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